汽-液-液三相平衡计算研究

汽-液-液三相平衡计算兼有汽-液平衡与液-液平衡过程,是多相平衡计算的基础。相对于两相平衡计算,三相平衡计算参数和非线性方程数增加,计算难度相对增大。首先分析汽-液-液三相平衡数学模型,主要包括物料平衡、相平衡和能量平衡方程,其次选用平衡常数法计算汽-液-液三相平衡,包括初值的选取及迭代计算,最后用开发的汽-液-液三相平衡方法计算工业实例,并与化工流程模拟软件Aspen Plus计算结果对比,对三相平衡计算方法的准确性进行验证。结果表明该方法计算结果与Aspen Plus软件计算结果相比,各相分率及组成的相对偏差较小,计算精度较高,可用于汽-液-液三相平衡体系的计算。     

盐-水-乙醇-乙二醇体系汽液平衡的预测

电解质溶液汽液平衡的预测和计算是是热力学的一个重要研究领域,是加盐萃取精馏模拟计算的重要基础,精 确的推算电解质溶液的汽液平衡数据有着十分重要的理论和实际意义。本文改进了计算电解质溶液汽液平衡的LI- QUAC模型,用计算水-乙醇-乙二醇体系汽液平衡更为精确的NRTL模型代替lIQUAC模型中的UNIFAC模型来计 算溶剂分子间相互作用对超额Gibbs自由能的影响,并据此推算出两种盐-水-乙醇-乙二醇体系的汽液平衡数据, 与本文实验数据及文献数据比较,结果比较满意。该模型对电解质溶液汽液平衡的进一步研究以及加盐萃取精馏的工 程计算均具有一定的指导意义。     

基于非线性最小二乘法的Van Laar常数计算

以汽液平衡实验数据或以基于UNIFAC模型计算获得的汽液平衡数据为基础,采用非线性最小二乘法与数值计算的方法相结合计算VanLaar常数,对计算的过程和方法进行了详细的分析,并利用计算得到的VanLaar常数对20余个二元混合物进行模拟计算,其中包含了恒温和恒压条件下的数据计算,也包含了不同温度和不同压力条件下的汽液平衡数据计算,并应用计算结果进行验算,与相应的实验结果或通过UNIFAC模型计算获得的结果进行对比,计算所获得数据与实验数据相比,平均误差小于3%。同时,对不同的物系进行误差分析,非理想物系和强极性物系的误差较大,一般物系的平均误差小于1%,并使用计算获得的VanLaar常数进行汽液平衡曲线模拟,与实际汽液平衡曲线对比,效果理想。结果表明,采用非线性最小二乘法结合数值计算方法获得的VanLaar常数误差较小,可用于相关汽液平衡的模拟和计算。     

盐酸-水-盐体系的汽液平衡预测

电解质溶液汽液平衡的预测和计算是加盐萃取精馏模拟的基础,准确计算电解质溶液的汽液平衡有重要的理论和实际意义。本文应用Chen的电解质溶液NRTL模型,根据电解质-水二元体系的汽液平衡数据回归的二元参数．对盐酸-水-氯化钙与盐酸-水-氯化镁两种体系的汽液平衡进行了预测,温度的平均绝对误差分别为0．32(K)和0．39(K),汽相摩尔分数的平均绝对误差分别为0．0080和0．0070。计算结果与文献数据比较一致。     

甲醇-环己酮二元体系汽液平衡的测定与关联

用改进的Ellis汽液平衡釜测定甲醇-环己酮二元体系常压汽液平衡数据,并校验实验数据的Herington热力学一致性,结果表明实验数据满足热力学一致性要求.以汽相组成的误差平方和作为目标函数,分别用Willson和NRTL方程关联实验数据,得两热力学方程的模型参数.汽相组成的模型计算值与实验值的平均相对偏差分别为0.56%和1.10%.     

SRK-WS-COSMOSAC模型关联二元体系汽液平衡

基于量子力学计算的真实溶剂似导体屏蔽模型(COSMO-RS)在预测纯组分饱和蒸汽压、混合物汽液平衡、液液平衡等方面已取得重要进展,但在模型参数的优化方面还不尽人意.COSMO-SAC(segment activity coefficient)活度系数模型是COSMO-RS模型的1种改进形式,在汽液平衡预测方面能够符合热力学一致性.本文通过WS混合规则将COSMO-SAC与SRK状态方程结合应用于二元体系汽液平衡数据的关联,首次利用牛顿-拉夫逊迭代算法获得多个二元体系最优化的二元交互作用系数k12,填补文献空白.在较宽温度和压力范围内对不同类型二元体系(包括烃与烃,烃与醇,烃与酮,烃与酯,以及醇与水等)汽液平衡数据进行关联的结果表明,采用最优化的二元交互作用系数k12后,模型的计算精度大大提高,与实验数据吻合良好.尤其对醇-水等体系,优化后的模型关联精度明显优于文献数据.     

无实验参数模型的汽液平衡模拟

在无实验参数的条件下模拟汽液平衡,计算量大,计算过程复杂,对一些特殊的混合物计算误差较大,限制了模拟计算的应用范围,本文采用改进的UNIFAC计算活度系数模型和修正的拉乌尔定律模拟汽液平衡,再用构造饱和蒸汽压计算误差函数迭代计算汽液平衡温度,用试位法克服迭代计算中的收敛问题.改进了试位法的终止条件,通过调整迭代的初始温度,大大降低了迭代次数,有效提高了计算速度,对一些特殊的混合物也具有较好的模拟结果,在5 931 mmHg压力下,对水-乙酸混合物模拟计算的平均迭代次数仪19次,在Visual C++环境中,用面向对象的方法,实现了无实验参数模型模拟汽液平衡,数据处理用独立的类完成,并采用了动态分配内存的方法处理数据,使计算模块具有较好的独立性和复用性,最后在不同的压力下,模拟计算了乙醇-水、水-醋酸和苯-甲苯等混合物,证明该法可模拟实际过程,计算速度较快,模拟效果较好.     

液体空气汽液平衡计算模型

汽液平衡计算是精馏塔模拟计算中重要的组成部分。以液体空气汽液平衡计算为研究对象,利用神经网络技术,建立了总压（P）和各组分液相组成（X1、X2、X3）为输入节点,3种不同参数作为输出节点。（1）平衡温度（T）、各组分汽相组成（Y1、Y2、Y3）;(2)平衡温度（T）、各组分平衡常数（K1、K2、K3);（3）平衡温度（T）、汽相氮组成（Y1）及氩、氧平衡常数（K2、3））的BP神经网络模型。通过计算比较,第三种参数作为输出节点的液体空气汽液平衡计算模型,不仅具有良好的学习能力,而且预测结果也比较满意。对进一步研究并应用于空分塔模拟计算具有一定的指导意义。     

基于二参数Antoine方程的石油物系汽-液平衡模型

石油物系汽-液平衡计算在石油蒸馏计算过程中至关重要,本文应用一种简化的汽.液平衡模型对石油物系进行相平衡计算。通过引入简化的蒸汽压方程简化了计算步骤,进而大幅度的降低了计算时间,最终达到提高计算效率的目的。该方法与广泛应用的严谨汽.液平衡计算的SRK方程对比,具有结构简单、迭代步骤少等优点。通过实验,将该简化模型应用于大庆石油、胜利石油等5种石油的石油物系中,经过对比PT闪蒸的仿真结果得到,该简化模型与应用SRK方程方法相比,在0.002 MPa-0.5MPa下的汽化分率的绝对误差约为1%,故该方法与严谨算法的误差在一个较小的范围内,证明了该简化模型的有效性。同时,通过应用简化模型可将计算速度提升98倍,证明模型具有较强的实用价值。     

通用立方型状态方程汽液平衡计算工具软件包──VLE－TOLPAK

通用立方型状态方程汽液平衡计算工具软件包──ＶＬＥ－ＴＯＬＰＡＫ楚纪正，左有祥，郭天民（石油大学化工系北京１０００８３）基于立方型状态方程的汽液平衡计算是诸多大型应用软件的基础和核心，如化工与炼油中精馏分离计算、油气田开发工程中地层流体动态的数值模拟...     

拉格朗日插值算法在图解法精馏塔设计中的应用

图解法计算精馏塔理论塔板数是精馏塔设计中常用的一种方法,有简单、直观的特点,但精度相对较差,为提高图解法计算理论塔板数的精度,本文研究二元理想体系的图解法精馏塔设计,采用拉格朗日插值算法拟合汽液平衡曲线,通过在VC++环境中建立相关的类,再计算液相中的组分得到与之平衡的气相巾的组分,拟合出汽液平衡曲线,同时分析相应点的误差,并通过软件设计实现q线、精馏段操作线、提馏段操作线的数值计算和曲线的绘制,从而完成了理论塔板数计算,为精馏塔设计提供了较好的数值计算方法,提高了图解法计算理论塔板数的精度.     

常压下丙醛-水-甘油体系汽液平衡测定与关联

采用单循环汽液平衡釜测定了常压条件下丙醛-水的二元以及丙醛-水-甘油三元汽液平衡数据。运用MATLAB中求解非线性最小二乘法问题的函数Lsqnonli,结合丙醛-水的二元汽液平衡实验据,迭代出了Margules、Vanlaar、Wilson和UNIQAC四个方程的二元模型参数。通过计算值和实验值的比较,Wilson方程的相对误差均小于5%,故选择Wilson方程为本体系的适合模型。将测定的丙醛-水-甘油三元汽液平衡数据与模型参数带入Wilson方程求得的三元汽液平衡数据相比较,相对误差均小于5%,由此验证了本文Wilson模型参数的可靠性。本文的测定结果和计算结果为丙醛-水-甘油体系的萃取精馏模拟选择了合适的模型,关联得到的Wilson模型参数,为萃取精馏过程的模拟计算打下基础,同时也为丙醛和水混合液的有效分离提供了一定基础数据。     

相平衡和平衡级分离专用计算软件VB设计

本软件系统包括4个子系统：（1）平衡数据关联子系统－含Van Laar,Margules,NRTL,UNIQUAC和Wilson模型以及Antione常数回归方程；（2）精馏子系统－含间歇精馏，普通精馏和萃取精馏；（3）液液萃取子系统－包括无水和含水溶剂体系；（4）数据库子系统－建成bpd.mdb数据文件，具有查询和管理各种烷烃，芳烃和溶剂等基础物性的功能。软件系统采用VB设计，界面友好，操作简便，可用于汽液和液液平衡数据模型参数的关联以及多元多级汽液和液液平衡级的分离计算。     

碳酸二乙酯-草酸二乙酯二元体系汽液平衡数据的测定与关联

测定了碳酸二乙酯草酸二乙酯二元体系常压汽液平衡数据，利用二元体系的汽液平衡实验数据，运用Visual Basic计算机语言，采用EOS γ法分别用Wilson和NRTL方程模拟计算了碳酸二乙酯-草酸二乙酯二元体系在常压下的汽液平衡并进行了关联，其平均偏差分别为0．0309和0．0201，并进行了热力学一致性检验，两种不同模型的计算结果与实验值都较为吻合，其中以NRTL拟合结果为更好。     

裂解C_9与溶剂之间汽液平衡数据的测定及溶剂筛选

裂解C9是乙烯装置的副产,产量很大,对其研究具有重要的经济意义.实验测定裂解C9汽液平衡数据,计算各组分之间相对挥发度,以确定精馏过程分离条件;测定裂解C9与溶剂之间汽液平衡数据,计算各主要组分之间的相对挥发度,通过气质联用色谱法分析实验结果,对比分析不同溶剂对相对挥发度的影响,筛选出甘油作为裂解C9萃取精馏实验的最佳溶剂.本文研究为进一步放大实验、裂解C9的精馏预处理及萃取精馏提取C9馏分提供依据.     

甲酸-水-N-甲基吡咯烷酮体系等压汽液平衡的研究

在常压下测试甲酸-水、甲酸-N-甲基吡咯烷酮、水-甲酸-N-甲基吡咯烷酮的汽液平衡数据。考虑甲酸在汽相中的缔合效应,用维里方程和Hayden-O'connell关联式修正了汽相的非理想性,并用非线性最小二乘法关联前2对二元体系的汽液平衡数据,得NRTL和Wilson方程的模型参数。以NRTL模型参数预测三元体系汽液平衡数据,温度平均偏差为1.76℃,甲酸的汽相平均偏差为0.032 2,水的汽相平均偏差为0.040 4;以Wilson模型参数预测三元体系汽液平衡数据,温度平均偏差为1.66℃,甲酸的汽相平均偏差为0.027 5,水的汽相平均偏差0.011 6,可见2个模型预测值均与实验值吻合良好,而Wilson模型的关联精度较高。     

氨水溶液汽液界面微观结构的分子模拟

为研究吸收式制冷机常用工质对氨水溶液的微观形态,采用分子动力学方法:蛙跳法积分运动方程,Ewald加和方法计算库仑相互作用,分别对不同摩尔浓度的氨水溶液的汽液界面的微观结构、密度分布、界面厚度、界面张力进行r分析与计算,并拟合出界面厚度随氨水溶液摩尔浓度变化的线性关系式.结果表明:氨分子比水分子更容易吸附于汽液界面处,随着氨水溶液摩尔浓度的增加,汽液界面厚度增加,汽液界面张力减小,变化趋势与实验一致.界面张力的计算值从计算结果的量级和数量上看,与实验值接近.     

计算机处理二元汽液平衡法

本文介绍一种不同于常规的汽液平衡数据关联法。定义溶液相对挥发系数概念,提出一个半理论半经验的双组分汽液平衡公式,该式适用于等温或等压下的各种非理想溶液的平衡体系,包含恒沸点,分层或缔合的体系。选取了47组二元汽液平衡实验数据,利用非线性最小二乘法(高斯牛顿法和Marquardt法)拟合模型参数,拟合结果表明比常规法简单且精度有所提高。     

碳酸二甲酯-甲醇-糠醛三元体系汽液平衡数据的推算与关联

测定了DMC-CH_3OH,DMC-C_5H_4O_2,CH_3OH-C_5H_4O_2二元体系汽液平衡实验数据,利用二元体系的汽液平衡数据,运用C语言用NRTL状态方程模拟推算了碳酸二甲酯-甲醇-糠醛三元体系在常压下的汽液平衡,并对数据进行了关联。为建立精馏分离碳酸二甲酯-甲醇二元共沸体系的数学模型提供了必要的VLE数据。     

Maple在闪蒸过程计算中的应用

本文提出以数学软件Maple为运算工具计算闪蒸过程中汽化率、平衡组成的新方法.该法编程简单,计算过程快捷,容易反复计算,计算的准确性好、精度高.通过解方程直接求得汽化率,无需试差.软件特有的图形绘制功能为计算等焓节流问题提供了较大的便利.列举了汽液平衡常数与组成无关的等温闪蒸计算、汽液平衡常数与组成有关的等温闪蒸计算以及等焓节流的计算3个计算实例.讨论了进料组成对汽化率的影响,并用图形表示了进料组成不同取值时的汽化率.对等焓节流的计算方法进行了比较,利用此方法计算所得节流后温度与其他方法差别不大,但汽化率的差别比较明显.计算结果表明,Maple软件能有效地计算各类闪蒸过程,可成为教师授课与工程技术人员计算的工具,也可提高学生利用计算机解决闪蒸过程中汽化率等问题的能力.